El potasio es un elemento químico ; su símbolo es K (del neolatín kalium ) y su número atómico es 19. Es un metal blanco plateado que es lo suficientemente blando como para cortarlo fácilmente con un cuchillo. [8] El metal potasio reacciona rápidamente con el oxígeno atmosférico para formar peróxido de potasio blanco escamoso en solo segundos de exposición. Se aisló por primera vez de la potasa , las cenizas de las plantas, de donde deriva su nombre. En la tabla periódica , el potasio es uno de los metales alcalinos , todos los cuales tienen un solo electrón de valencia en la capa electrónica externa, que se elimina fácilmente para crear un ion con carga positiva (que se combina con aniones para formar sales ). En la naturaleza, el potasio solo se encuentra en sales iónicas. El potasio elemental reacciona vigorosamente con el agua, generando suficiente calor para encender el hidrógeno emitido en la reacción y ardiendo con una llama de color lila . Se encuentra disuelto en el agua de mar (que es 0,04% de potasio en peso), [9] [10] y está presente en muchos minerales como la ortoclasa , un componente común de los granitos y otras rocas ígneas . [11]
El potasio es químicamente muy similar al sodio , el elemento anterior en el grupo 1 de la tabla periódica. Tienen una energía de primera ionización similar , lo que permite que cada átomo ceda su único electrón externo. Se sugirió por primera vez en 1702 que eran elementos distintos que se combinan con los mismos aniones para formar sales similares, [12] lo que se demostró en 1807 cuando se aisló por primera vez el potasio elemental mediante electrólisis . El potasio natural se compone de tres isótopos , de los cuales40K es radiactivo . Rastros de40
El K se encuentra en todo el potasio y es el radioisótopo más común en el cuerpo humano.
Los iones de potasio son vitales para el funcionamiento de todas las células vivas. La transferencia de iones de potasio a través de las membranas de las células nerviosas es necesaria para la transmisión nerviosa normal; la deficiencia y el exceso de potasio pueden dar lugar a numerosos signos y síntomas, incluidos un ritmo cardíaco anormal y diversas anomalías electrocardiográficas . Las frutas y verduras frescas son buenas fuentes dietéticas de potasio. El cuerpo responde a la afluencia de potasio en la dieta, que aumenta los niveles séricos de potasio, trasladando el potasio desde el exterior al interior de las células y aumentando la excreción de potasio por los riñones.
La mayoría de las aplicaciones industriales del potasio aprovechan la alta solubilidad de sus compuestos en agua, como el jabón de agua salada . La producción agrícola abundante agota rápidamente el potasio del suelo, y esto se puede remediar con fertilizantes agrícolas que contienen potasio, que representan el 95% de la producción química mundial de potasio. [13]
El nombre en inglés del elemento potasio proviene de la palabra potasa , [14] que se refiere a un método temprano de extracción de diversas sales de potasio: colocar en una olla la ceniza de madera quemada o de hojas de árboles, agregar agua, calentar y evaporar la solución. Cuando Humphry Davy aisló por primera vez el elemento puro mediante electrólisis en 1807, lo nombró potasio , que derivó de la palabra potasa .
El símbolo K proviene de kali , que a su vez proviene de la palabra raíz alkali , que a su vez proviene del árabe : القَلْيَه al-qalyah 'cenizas de plantas'. En 1797, el químico alemán Martin Klaproth descubrió la "potasa" en los minerales leucita y lepidolita , y se dio cuenta de que la "potasa" no era un producto del crecimiento de las plantas sino que en realidad contenía un nuevo elemento, al que propuso llamar kali . [15] En 1807, Humphry Davy produjo el elemento mediante electrólisis: en 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert propuso el nombre Kalium para el "potasio" de Davy. [16] En 1814, el químico sueco Berzelius abogó por el nombre kalium para el potasio, con el símbolo químico K. [17]
Los países de habla inglesa y francesa adoptaron el nombre Potasio , que fue favorecido por Davy y los químicos franceses Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard , mientras que los otros países germánicos adoptaron el nombre de Gilbert y Klaproth, Kalium . [ 18] El "Libro de Oro" de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ha designado el símbolo químico oficial como K. [19]
El potasio es el segundo metal menos denso después del litio . Es un sólido blando con un punto de fusión bajo y se puede cortar fácilmente con un cuchillo. El potasio tiene un aspecto plateado, pero comienza a deslustrarse hacia el gris inmediatamente al exponerse al aire. [20] En una prueba de llama , el potasio y sus compuestos emiten un color lila con una longitud de onda de emisión máxima de 766,5 nanómetros. [21]
Los átomos de potasio neutros tienen 19 electrones, uno más que la configuración del gas noble argón . Debido a su baja primera energía de ionización de 418,8 kJ/mol, es mucho más probable que el átomo de potasio pierda el último electrón y adquiera una carga positiva, aunque los iones alcalinos K − con carga negativa no son imposibles. [22] En cambio, la segunda energía de ionización es muy alta (3052 kJ/mol).
El potasio reacciona con los componentes de oxígeno, agua y dióxido de carbono del aire. Con el oxígeno forma peróxido de potasio . Con el agua, el potasio forma hidróxido de potasio (KOH). La reacción del potasio con el agua puede ser violentamente exotérmica , especialmente porque el gas hidrógeno coproducido puede encenderse. Debido a esto, el potasio y la aleación líquida de sodio-potasio ( NaK ) son potentes desecantes , aunque ya no se usan como tales. [23]
Se han estudiado en profundidad cuatro óxidos de potasio: óxido de potasio ( K2O ), peróxido de potasio ( K2O2 ) , superóxido de potasio ( KO2 ) [24] y ozónido de potasio ( KO3 ). Los compuestos binarios de potasio y oxígeno reaccionan con el agua formando KOH.
El KOH es una base fuerte . Como muestra de su carácter hidrófilo , se pueden disolver hasta 1,21 kg de KOH en un solo litro de agua. [25] [26] El KOH anhidro es poco frecuente. El KOH reacciona fácilmente con el dióxido de carbono ( CO2 ) para producir carbonato de potasio ( K2CO3 ) y, en principio , podría utilizarse para eliminar trazas del gas del aire. Al igual que el hidróxido de sodio , estrechamente relacionado con él , el KOH reacciona con las grasas para producir jabones .
En general, los compuestos de potasio son iónicos y, debido a la alta energía de hidratación del ion K + , tienen una excelente solubilidad en agua. Las principales especies en solución acuosa son los complejos acuosos [K(H2O ) n ] + donde n = 6 y 7. [27]
El heptafluorotantalato de potasio ( K 2 [TaF 7 ] ) es un intermediario en la purificación del tantalio a partir del contaminante persistente del niobio . [28]
Los compuestos organopotásicos son ejemplos de compuestos no iónicos de potasio. Presentan enlaces covalentes K–C altamente polares . Algunos ejemplos son el bencilpotasio KCH 2 C 6 H 5 . El potasio se intercala en el grafito para dar lugar a una variedad de compuestos de intercalación de grafito , incluido el KC 8 .
Hay 25 isótopos conocidos de potasio, tres de los cuales se encuentran en la naturaleza:39
K (93,3%),40
K (0,0117%), y41
K (6,7 %) (por fracción molar). De origen natural40K tiene una vida media de1.250 × 10 9 años. Se desintegra en estado estable.40Ar por captura de electrones o emisión de positrones (11,2%) o para estabilizar40Ca por desintegración beta (88,8%). [29] La desintegración de40
K a40
El argón es la base de un método común para la datación de rocas. El método convencional de datación por K-Ar se basa en el supuesto de que las rocas no contenían argón en el momento de su formación y que todo el argón radiogénico posterior (40
Ar ) se retuvo cuantitativamente. Los minerales se datan midiendo la concentración de potasio y la cantidad de radioactividad.40
Ar que se ha acumulado. Los minerales más adecuados para la datación incluyen biotita , moscovita , hornblenda metamórfica y feldespato volcánico ; muestras de rocas enteras de flujos volcánicos e intrusivos poco profundos también se pueden datar si no están alteradas. [29] [30] Además de la datación, los isótopos de potasio se han utilizado como trazadores en estudios de meteorización y para estudios de ciclo de nutrientes porque el potasio es un macronutriente necesario para la vida [31] en la Tierra.
40
El K se encuentra en el potasio natural (y, por lo tanto, en algunos sustitutos comerciales de la sal) en cantidad suficiente como para que se puedan utilizar grandes bolsas de esos sustitutos como fuente radiactiva para demostraciones en clase.40
K es el radioisótopo con mayor abundancia en el cuerpo humano . En animales y personas sanas,40
K representa la mayor fuente de radiactividad, mayor incluso que14C. En un cuerpo humano de 70 kg, hay alrededor de 4.400 núcleos de40
Desintegración de K por segundo. [32] La actividad del potasio natural es de 31 Bq /g. [33]
La potasa es principalmente una mezcla de sales de potasio porque las plantas tienen poco o ningún contenido de sodio, y el resto del contenido mineral principal de una planta consiste en sales de calcio de relativamente baja solubilidad en agua. Si bien la potasa se ha utilizado desde la antigüedad, su composición no se comprendía. Georg Ernst Stahl obtuvo evidencia experimental que lo llevó a sugerir la diferencia fundamental entre las sales de sodio y potasio en 1702, [12] y Henri Louis Duhamel du Monceau pudo demostrar esta diferencia en 1736. [34] La composición química exacta de los compuestos de potasio y sodio, y el estado como elemento químico del potasio y el sodio, no se conocía entonces, y por lo tanto Antoine Lavoisier no incluyó el álcali en su lista de elementos químicos en 1789. [35] [36] Durante mucho tiempo, las únicas aplicaciones significativas de la potasa fueron la producción de vidrio, lejía, jabón y pólvora como nitrato de potasio. [37] Los jabones de potasio de grasas animales y aceites vegetales eran especialmente apreciados porque tienden a ser más solubles en agua y de textura más suave, y por lo tanto se conocen como jabones suaves. [13] El descubrimiento de Justus Liebig en 1840 de que el potasio es un elemento necesario para las plantas y que la mayoría de los tipos de suelo carecen de potasio [38] provocó un fuerte aumento en la demanda de sales de potasio. La ceniza de madera de los abetos se utilizó inicialmente como fuente de sal de potasio para fertilizantes, pero, con el descubrimiento en 1868 de depósitos minerales que contenían cloruro de potasio cerca de Staßfurt , Alemania, la producción de fertilizantes que contenían potasio comenzó a escala industrial. [39] [40] [41] Se descubrieron otros depósitos de potasa y, en la década de 1960, Canadá se convirtió en el productor dominante. [42] [43]
El potasio metálico fue aislado por primera vez en 1807 por Humphry Davy, quien lo obtuvo por electrólisis de potasa cáustica fundida (KOH) con la recién descubierta pila voltaica . El potasio fue el primer metal que se aisló por electrólisis. [44] Más tarde, ese mismo año, Davy informó sobre la extracción del sodio metálico de un derivado mineral ( sosa cáustica , NaOH o lejía) en lugar de una sal vegetal, mediante una técnica similar, demostrando que los elementos, y por lo tanto las sales, son diferentes. [35] [36] [45] [46] Aunque la producción de potasio y sodio metálicos debería haber demostrado que ambos son elementos, pasó algún tiempo antes de que esta opinión fuera aceptada universalmente. [36]
Debido a la sensibilidad del potasio al agua y al aire, normalmente se emplean técnicas sin aire para manipular el elemento. No es reactivo con el nitrógeno ni con los hidrocarburos saturados, como el aceite mineral o el queroseno . [47] Se disuelve fácilmente en amoníaco líquido , hasta 480 g por 1000 g de amoníaco a 0 °C. Dependiendo de la concentración, las soluciones de amoníaco son de color azul a amarillo y su conductividad eléctrica es similar a la de los metales líquidos. El potasio reacciona lentamente con el amoníaco para formar KNH2, pero esta reacción se acelera con pequeñas cantidades de sales de metales de transición. [48] Debido a que puede reducir las sales al metal, el potasio se utiliza a menudo como reductor en la preparación de metales finamente divididos a partir de sus sales mediante el método Rieke . [49] Un ejemplo ilustrativo es la preparación de magnesio:
El potasio se forma en las supernovas mediante nucleosíntesis a partir de átomos más ligeros. El potasio se crea principalmente en las supernovas de tipo II mediante un proceso explosivo de combustión de oxígeno . [50] Se trata de reacciones de fusión nuclear , que no deben confundirse con la combustión química del potasio en oxígeno.40
K también se forma en la nucleosíntesis del proceso s y en el proceso de combustión del neón . [51]
El potasio es el vigésimo elemento más abundante en el sistema solar y el decimoséptimo más abundante en peso en la Tierra. Representa aproximadamente el 2,6% del peso de la corteza terrestre y es el séptimo elemento más abundante en la corteza. [52] La concentración de potasio en el agua de mar es de 0,39 g/L [9] (0,039 % peso/volumen), aproximadamente un veintisiete por ciento de la concentración de sodio. [53] [54]
El potasio elemental no se encuentra en la naturaleza debido a su alta reactividad. Reacciona violentamente con el agua [47] y también reacciona con el oxígeno. La ortoclasa (feldespato potásico) es un mineral común que forma rocas. El granito, por ejemplo, contiene un 5% de potasio, que está muy por encima del promedio en la corteza terrestre. La silvita (KCl), la carnalita ( KCl·MgCl 2 ·6H 2 O ), la kainita ( MgSO 4 ·KCl·3H 2 O ) y la langbeinita ( MgSO 4 ·K 2 SO 4 ) son los minerales que se encuentran en grandes depósitos de evaporita en todo el mundo. Los depósitos a menudo muestran capas que comienzan con la menos soluble en la parte inferior y la más soluble en la parte superior. [54] Los depósitos de nitro ( nitrato de potasio ) se forman por descomposición de material orgánico en contacto con la atmósfera, principalmente en cuevas; debido a la buena solubilidad en agua del nitro, la formación de depósitos más grandes requiere condiciones ambientales especiales. [55]
Las sales de potasio como la carnalita , la langbeinita , la polihalita y la silvita forman extensos depósitos de evaporita en antiguos fondos de lagos y lechos marinos , [53] lo que hace que la extracción de sales de potasio en estos entornos sea comercialmente viable. La principal fuente de potasio, la potasa, se extrae en Canadá , Rusia , Bielorrusia , Kazajstán , Alemania , Israel , Estados Unidos, Jordania y otros lugares del mundo. [56] [57] [58] Los primeros depósitos extraídos se ubicaron cerca de Staßfurt, Alemania, pero los depósitos se extienden desde Gran Bretaña a través de Alemania hasta Polonia. Están ubicados en Zechstein y se depositaron en el Pérmico medio a tardío . Los depósitos más grandes jamás encontrados se encuentran a 1000 metros (3300 pies) debajo de la superficie de la provincia canadiense de Saskatchewan . Los depósitos se encuentran en el Grupo Elk Point producido en el Devónico medio . Saskatchewan, donde han funcionado varias minas de gran tamaño desde los años 1960, fue pionera en la técnica de congelación de arenas húmedas (la formación Blairmore) para perforar pozos mineros a través de ellas. La principal empresa minera de potasa en Saskatchewan hasta su fusión era la Potash Corporation of Saskatchewan , ahora Nutrien . [59] El agua del Mar Muerto es utilizada por Israel y Jordania como fuente de potasa, mientras que la concentración en océanos normales es demasiado baja para la producción comercial a los precios actuales. [57] [58]
Se utilizan varios métodos para separar las sales de potasio de los compuestos de sodio y magnesio. El método más utilizado es la precipitación fraccionada que utiliza las diferencias de solubilidad de las sales. La separación electrostática de la mezcla de sales molidas también se utiliza en algunas minas. Los desechos de sodio y magnesio resultantes se almacenan bajo tierra o se apilan en montones de escoria . La mayor parte del mineral de potasio extraído termina como cloruro de potasio después del procesamiento. La industria minera se refiere al cloruro de potasio como potasa, muriato de potasa o simplemente MOP. [54]
El potasio metálico puro se puede aislar mediante electrólisis de su hidróxido en un proceso que ha cambiado poco desde que fue utilizado por primera vez por Humphry Davy en 1807. Aunque el proceso de electrólisis se desarrolló y utilizó a escala industrial en la década de 1920, el método térmico mediante la reacción del sodio con el cloruro de potasio en una reacción de equilibrio químico se convirtió en el método dominante en la década de 1950.
La producción de aleaciones de sodio y potasio se logra modificando el tiempo de reacción y la cantidad de sodio utilizada en la reacción. El proceso de Griesheimer, que emplea la reacción del fluoruro de potasio con carburo de calcio, también se utilizó para producir potasio. [54] [60]
En 2010, el metal de potasio de grado reactivo cuesta alrededor de 10 dólares la libra (22 dólares el kg ) cuando se compra por tonelada . El metal de menor pureza es considerablemente más barato. El mercado es volátil porque el almacenamiento a largo plazo del metal es difícil. Debe almacenarse en una atmósfera de gas inerte seco o aceite mineral anhidro para evitar la formación de una capa superficial de superóxido de potasio , un explosivo sensible a la presión que detona al rascarse. La explosión resultante a menudo inicia un incendio difícil de extinguir. [61] [62]
Hoy en día el potasio se cuantifica mediante técnicas de ionización, pero en algún momento se cuantificaba mediante análisis gravimétrico .
Los reactivos utilizados para precipitar sales de potasio incluyen tetrafenilborato de sodio , ácido hexacloroplatínico y cobaltinitrito de sodio en tetrafenilborato de potasio , hexacloroplatinato de potasio y cobaltinitrito de potasio , respectivamente . [47] La reacción con cobaltinitrito de sodio es ilustrativa:
El cobaltinitrito de potasio se obtiene como un sólido amarillo.
.jpg/1280px-Patentkali_(Potassium_sulfate_with_magnesium).jpg)
Los iones de potasio son un componente esencial de la nutrición de las plantas y se encuentran en la mayoría de los tipos de suelo . [13] Se utilizan como fertilizante en la agricultura , la horticultura y el cultivo hidropónico en forma de cloruro (KCl), sulfato ( K 2 SO 4 ) o nitrato ( KNO 3 ), que representan el 'K' en 'NPK' . Los fertilizantes agrícolas consumen el 95% de la producción química mundial de potasio, y aproximadamente el 90% de este potasio se suministra como KCl. [13] El contenido de potasio de la mayoría de las plantas varía del 0,5% al 2% del peso cosechado de los cultivos, expresado convencionalmente como cantidad de K 2 O . La agricultura moderna de alto rendimiento depende de los fertilizantes para reemplazar el potasio perdido en la cosecha. La mayoría de los fertilizantes agrícolas contienen cloruro de potasio, mientras que el sulfato de potasio se utiliza para cultivos sensibles al cloruro o cultivos que necesitan un mayor contenido de azufre. El sulfato se produce principalmente por descomposición de los minerales complejos kainita ( MgSO 4 ·KCl·3H 2 O ) y langbeinita ( MgSO 4 ·K 2 SO 4 ). Sólo unos pocos fertilizantes contienen nitrato de potasio. [63] En 2005, alrededor del 93% de la producción mundial de potasio fue consumida por la industria de fertilizantes. [58] Además, el potasio puede desempeñar un papel clave en el ciclo de nutrientes al controlar la composición de la hojarasca. [64]
El citrato de potasio se utiliza para tratar una afección llamada acidosis tubular renal llamada cálculos renales . [65]
El potasio, en forma de cloruro de potasio, se utiliza como medicamento para tratar y prevenir el nivel bajo de potasio en sangre . [66] El nivel bajo de potasio en sangre puede ocurrir debido a vómitos , diarrea o ciertos medicamentos. [67] Se administra mediante una inyección lenta en una vena o por vía oral. [68]
El tartrato de sodio y potasio ( KNaC 4 H 4 O 6 , sal de Rochelle ) es un componente principal de algunas variedades de levadura en polvo ; también se utiliza para platear espejos. El bromato de potasio ( KBrO 3 ) es un oxidante fuerte (E924), utilizado para mejorar la resistencia de la masa y la altura de leudado. El bisulfito de potasio ( KHSO 3 ) se utiliza como conservante de alimentos, por ejemplo en la elaboración de vino y cerveza (pero no en carnes). También se utiliza para blanquear textiles y paja, y en el curtido de cueros . [69] [70]
Los principales componentes químicos del potasio son el hidróxido de potasio, el carbonato de potasio, el sulfato de potasio y el cloruro de potasio. Anualmente se producen megatones de estos compuestos. [71]
El KOH es una base fuerte que se utiliza en la industria para neutralizar ácidos fuertes y débiles , para controlar el pH y para fabricar sales de potasio . También se utiliza para saponificar grasas y aceites , en limpiadores industriales y en reacciones de hidrólisis, por ejemplo de ésteres . [72] [73]
El nitrato de potasio ( KNO3 ) o salitre se obtiene de fuentes naturales como el guano y las evaporitas o se fabrica mediante el proceso Haber ; es el oxidante de la pólvora ( polvo negro ) y un importante fertilizante agrícola. El cianuro de potasio ( KCN ) se utiliza industrialmente para disolver el cobre y los metales preciosos, en particular la plata y el oro , formando complejos . Sus aplicaciones incluyen la minería de oro , la galvanoplastia y la electroconformación de estos metales ; también se utiliza en la síntesis orgánica para fabricar nitrilos . El carbonato de potasio ( K2CO3 o potasa) se utiliza en la fabricación de vidrio, jabón, tubos de televisión en color, lámparas fluorescentes, tintes textiles y pigmentos. [74] El permanganato de potasio ( KMnO4 ) es una sustancia oxidante, blanqueadora y purificadora y se utiliza para la producción de sacarina . El clorato de potasio ( KClO3 ) se añade a los fósforos y explosivos. El bromuro de potasio (KBr) se utilizaba antiguamente como sedante y en fotografía. [13]
Si bien el cromato de potasio ( K2CrO4 ) se utiliza en la fabricación de una gran cantidad de productos comerciales diferentes , como tintas , tintes , tintes para madera (al reaccionar con el ácido tánico de la madera), explosivos , fuegos artificiales , papel matamoscas y fósforos de seguridad , [75] así como en el curtido del cuero, todos estos usos se deben a la química del ion cromato más que a la del ion potasio. [76]
Existen miles de usos para los diversos compuestos de potasio. Un ejemplo es el superóxido de potasio , KO 2 , un sólido de color naranja que actúa como fuente portátil de oxígeno y absorbente de dióxido de carbono. Se utiliza ampliamente en sistemas de respiración en minas, submarinos y naves espaciales, ya que ocupa menos volumen que el oxígeno gaseoso. [77] [78]
Otro ejemplo es el cobaltinitrito de potasio , K 3 [Co(NO 2 ) 6 ] , que se utiliza como pigmento artístico con el nombre de Aureolina o Amarillo Cobalto. [79]
Los isótopos estables del potasio se pueden enfriar con láser y utilizar para investigar problemas fundamentales y tecnológicos en física cuántica . Los dos isótopos bosónicos poseen resonancias de Feshbach convenientes para permitir estudios que requieren interacciones ajustables, mientras que40
K es uno de los dos únicos fermiones estables entre los metales alcalinos. [80]
El NaK es una aleación de sodio y potasio que se utiliza como medio de transferencia de calor y desecante para producir disolventes secos y sin aire . También se puede utilizar en la destilación reactiva . [81] La aleación ternaria de 12 % de Na, 47 % de K y 41 % de Cs tiene el punto de fusión más bajo de −78 °C de todos los compuestos metálicos. [20]
El potasio metálico se utiliza en varios tipos de magnetómetros . [82]
El potasio es el octavo o noveno elemento más común por masa (0,2%) en el cuerpo humano, de modo que un adulto de 60 kg contiene un total de unos 120 g de potasio. [83] El cuerpo tiene aproximadamente tanto potasio como azufre y cloro, y solo el calcio y el fósforo son más abundantes (con la excepción de los omnipresentes elementos CHON ). [84] Los iones de potasio están presentes en una amplia variedad de proteínas y enzimas. [85]
Los niveles de potasio influyen en múltiples procesos fisiológicos, incluidos [86] [87] [88]
La homeostasis del potasio denota el mantenimiento del contenido corporal total de potasio, el nivel de potasio plasmático y la relación entre las concentraciones de potasio intracelular y extracelular dentro de límites estrechos, frente a la ingesta pulsátil (comidas), la excreción renal obligatoria y los cambios entre los compartimentos intracelular y extracelular.
El potasio plasmático normalmente se mantiene entre 3,5 y 5,5 milimoles (mmol) [o miliequivalentes (mEq)] por litro mediante múltiples mecanismos. [91] Los niveles fuera de este rango se asocian con una tasa creciente de muerte por múltiples causas, [92] y algunas enfermedades cardíacas, renales [93] y pulmonares progresan más rápidamente si los niveles séricos de potasio no se mantienen dentro del rango normal.
Una comida promedio de 40–50 mmol aporta al cuerpo más potasio que el que está presente en todo el plasma (20–25 mmol). Este aumento repentino hace que el potasio plasmático aumente hasta un 10% antes de su eliminación por mecanismos renales y extrarrenales. [94]
La hipocalemia , una deficiencia de potasio en el plasma, puede ser mortal si es grave. Las causas comunes son el aumento de la pérdida gastrointestinal ( vómitos , diarrea ) y el aumento de la pérdida renal ( diuresis ). [95] Los síntomas de deficiencia incluyen debilidad muscular, íleo paralítico , anomalías en el ECG, disminución de la respuesta refleja; y en casos graves, parálisis respiratoria, alcalosis y arritmia cardíaca . [96]
El contenido de potasio en el plasma está estrechamente controlado por cuatro mecanismos básicos, que tienen diversos nombres y clasificaciones. Estos son:
En conjunto, los primeros tres a veces se denominan "sistema de homeostasis de potasio externo"; [97] y los primeros dos, "sistema de homeostasis de potasio reactivo".
El manejo renal del potasio está estrechamente relacionado con el manejo del sodio. El potasio es el principal catión (ion positivo) dentro de las células animales (150 mmol/L, 4,8 g/L), mientras que el sodio es el principal catión del líquido extracelular (150 mmol/L, 3,345 g/L). En los riñones, se filtran alrededor de 180 litros de plasma a través de los glomérulos y hacia los túbulos renales por día. [100] Esta filtración implica alrededor de 600 mg de sodio y 33 mg de potasio. Dado que es probable que solo se reemplacen entre 1 y 10 mg de sodio y entre 1 y 4 mg de potasio con la dieta, la filtración renal debe reabsorber eficientemente el resto del plasma.
El sodio se reabsorbe para mantener el volumen extracelular, la presión osmótica y la concentración sérica de sodio dentro de límites estrechos. El potasio se reabsorbe para mantener la concentración sérica de potasio dentro de límites estrechos. [101] Las bombas de sodio en los túbulos renales funcionan para reabsorber el sodio. El potasio debe conservarse, pero debido a que la cantidad de potasio en el plasma sanguíneo es muy pequeña y la reserva de potasio en las células es aproximadamente 30 veces mayor, la situación no es tan crítica para el potasio. Dado que el potasio se mueve pasivamente [102] [103] en contracorriente al sodio en respuesta a un equilibrio de Donnan aparente (pero no real) , [104] la orina nunca puede descender por debajo de la concentración de potasio en suero excepto a veces excretando activamente agua al final del procesamiento. El potasio se excreta dos veces y se reabsorbe tres veces antes de que la orina alcance los túbulos colectores. [105] En ese punto, la orina suele tener aproximadamente la misma concentración de potasio que el plasma. Al final del procesamiento, el potasio se secreta una vez más si los niveles séricos son demasiado altos. [ cita requerida ]
Sin ingesta de potasio, se excreta a unos 200 mg por día hasta que, en aproximadamente una semana, el potasio en el suero disminuye a un nivel levemente deficiente de 3,0 a 3,5 mmol/L. [106] Si aún se retiene el potasio, la concentración continúa cayendo hasta que una deficiencia grave causa la muerte final. [107]
El potasio se mueve pasivamente a través de los poros de la membrana celular. Cuando los iones se mueven a través de los transportadores de iones (bombas), hay una compuerta en las bombas a ambos lados de la membrana celular y solo una compuerta puede estar abierta a la vez. Como resultado, aproximadamente 100 iones son forzados a pasar por ellos por segundo. Los canales iónicos tienen solo una compuerta, y solo un tipo de ion puede pasar por ellos, a una velocidad de 10 a 100 millones de iones por segundo. [108] Se requiere calcio para abrir los poros, [109] aunque el calcio puede funcionar a la inversa al bloquear al menos uno de los poros. [110] Los grupos carbonilo dentro del poro en los aminoácidos imitan la hidratación del agua que tiene lugar en solución acuosa [111] por la naturaleza de las cargas electrostáticas en cuatro grupos carbonilo dentro del poro. [112]
La Academia Nacional de Medicina de Estados Unidos (NAM), en nombre de Estados Unidos y Canadá, establece ingestas dietéticas de referencia , incluidos los requerimientos promedio estimados (EAR) y las ingestas dietéticas recomendadas (RDA), o ingestas adecuadas (AI) para cuando no hay suficiente información para establecer EAR y RDA.
Para niños y niñas menores de 9 años, las IA de potasio son: 400 mg de potasio para bebés de 0 a 6 meses, 860 mg de potasio para bebés de 7 a 12 meses, 2000 mg de potasio para niños de 1 a 3 años y 2300 mg de potasio para niños de 4 a 8 años.
Para los varones de 9 años de edad y mayores, las IA para el potasio son: 2500 mg de potasio para varones de 9 a 13 años de edad, 3000 mg de potasio para varones de 14 a 18 años de edad y 3400 mg para varones de 19 años de edad y mayores.
Para las mujeres de 9 años de edad y mayores, las IA de potasio son: 2,300 mg de potasio para mujeres de 9 a 18 años de edad, y 2,600 mg de potasio para mujeres de 19 años de edad y mayores.
Para las mujeres embarazadas y lactantes, las IA para el potasio son: 2600 mg de potasio para mujeres embarazadas de 14 a 18 años, 2900 mg para mujeres embarazadas de 19 años o más; además, 2500 mg de potasio para mujeres lactantes de 14 a 18 años y 2800 mg para mujeres lactantes de 19 años o más. En cuanto a la seguridad, la NAM también establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) para vitaminas y minerales, pero para el potasio la evidencia fue insuficiente, por lo que no se estableció un UL. [113] [114]
A partir de 2004, la mayoría de los adultos estadounidenses consumen menos de 3000 mg. [115]
Asimismo, en la Unión Europea, en particular en Alemania e Italia, la ingesta insuficiente de potasio es bastante común. [116]
El Servicio Nacional de Salud británico recomienda una ingesta similar, diciendo que los adultos necesitan 3.500 mg por día y que cantidades excesivas pueden causar problemas de salud como dolor de estómago y diarrea . [117]
En 2019, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de EE. UU . revisaron la ingesta adecuada de potasio a 2600 mg/día para mujeres de 19 años o más que no estén embarazadas o en período de lactancia, y 3400 mg/día para hombres de 19 años o más. [118] [119]
El potasio está presente en todas las frutas, verduras, carnes y pescados. Los alimentos con altas concentraciones de potasio incluyen el ñame , el perejil , los albaricoques secos , la leche , el chocolate , todos los frutos secos (especialmente las almendras y los pistachos ), las patatas , los brotes de bambú , los plátanos , los aguacates , el agua de coco , la soja y el salvado . [120]
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos también incluye en su lista la pasta de tomate , el jugo de naranja , las hojas de remolacha , los frijoles blancos , los plátanos y muchas otras fuentes dietéticas de potasio, clasificadas en orden descendente según su contenido de potasio. El potasio necesario para un día se encuentra en 5 plátanos o 11 bananas. [121]
Las dietas bajas en potasio pueden provocar hipertensión [122] e hipocalemia .
Los suplementos de potasio se utilizan más ampliamente junto con diuréticos que bloquean la reabsorción de sodio y agua aguas arriba del túbulo distal ( tiazidas y diuréticos de asa ), porque esto promueve una mayor secreción de potasio en el túbulo distal, con el consiguiente aumento de la excreción de potasio. [123] Hay una variedad de suplementos con receta y de venta libre disponibles. [124] El cloruro de potasio se puede disolver en agua, pero el sabor salado/amargo hace que los suplementos líquidos sean desagradables. [125] [126] El potasio también está disponible en comprimidos o cápsulas, que están formuladas para permitir que el potasio se filtre lentamente de una matriz, ya que las concentraciones muy altas de iones de potasio que se producen adyacentes a un comprimido sólido pueden dañar la mucosa gástrica o intestinal. [68] [127] Por esta razón, las píldoras de potasio sin receta están limitadas por ley en los EE. UU. a un máximo de 99 mg de potasio. [128]
La suplementación de potasio también se puede combinar con otros metabolitos, como citrato o cloruro, para lograr efectos clínicos específicos. [129]
Los suplementos de potasio pueden emplearse para mitigar el impacto de la hipertensión, reduciendo así el riesgo cardiovascular. [130] El cloruro de potasio y el bicarbonato de potasio pueden ser útiles para controlar la hipertensión leve . [131] En 2020, el potasio fue el 33.º medicamento más recetado en los EE. UU., con más de 17 millones de recetas. [132] [133] Se ha demostrado que la suplementación con potasio reduce la presión arterial sistólica y diastólica en personas con hipertensión esencial. [129]
Además, se pueden utilizar suplementos de potasio con el objetivo de prevenir la formación de cálculos renales, una afección que puede provocar complicaciones renales si no se trata. Los niveles bajos de potasio pueden provocar una menor reabsorción de calcio en los riñones, lo que aumenta el riesgo de niveles elevados de calcio en la orina y la formación de cálculos renales. Si se mantienen niveles adecuados de potasio, se puede reducir este riesgo. [129]
El mecanismo de acción del potasio implica varios tipos de transportadores y canales que facilitan su movimiento a través de las membranas celulares. Este proceso puede provocar un aumento del bombeo de iones de hidrógeno, lo que, a su vez, puede aumentar la producción de ácido gástrico, lo que podría contribuir al desarrollo de úlceras gástricas. [129]
El potasio tiene un papel en la salud ósea. Contribuye al equilibrio ácido-base del organismo y ayuda a proteger el tejido óseo. Las sales de potasio producen un componente alcalino que puede ayudar a mantener la salud ósea. [129]
En el caso de las personas con diabetes, puede ser necesario un suplemento de potasio, en particular en el caso de aquellas con diabetes tipo 2. El potasio es esencial para la secreción de insulina por parte de las células beta pancreáticas, lo que ayuda a regular los niveles de glucosa. Sin suficiente potasio, la secreción de insulina se ve comprometida, lo que conduce a la hiperglucemia y al empeoramiento de la diabetes. [129]
La ingesta excesiva de potasio puede tener efectos adversos, como molestias gastrointestinales y alteraciones del ritmo cardíaco. [129]
Los suplementos de potasio pueden tener efectos secundarios en la ulceración, particularmente en relación con la enfermedad de úlcera péptica. Los canales de potasio tienen el potencial de aumentar la secreción de ácido gástrico, lo que puede conducir a un mayor riesgo de ulceraciones. Los medicamentos utilizados para la enfermedad de úlcera péptica, conocidos como "inhibidores de la bomba de protones", actúan inhibiendo las bombas de potasio que activan la H/K ATPasa. Esta inhibición ayuda a reducir la secreción de ácido clorhídrico en la célula parietal, disminuyendo así la síntesis ácida y disminuyendo el riesgo de úlceras. El nicorandil, un fármaco utilizado para el tratamiento de la cardiopatía isquémica, puede estimular los canales de ATP de nitrato y potasio y, como resultado, se ha asociado con efectos secundarios como úlceras gastrointestinales, orales y anales. El uso prolongado y crónico de suplementos de potasio se ha relacionado con efectos secundarios más graves, incluidas úlceras fuera del tracto gastrointestinal (GI). Es necesaria una estrecha vigilancia de los pacientes que también estén tomando inhibidores de la enzima convertidora de angiotensinógeno, bloqueadores del receptor de angiotensina o diuréticos ahorradores de potasio. [129]
El potasio se puede detectar por el gusto porque desencadena tres de los cinco tipos de sensaciones gustativas, según la concentración. Las soluciones diluidas de iones de potasio tienen un sabor dulce, lo que permite concentraciones moderadas en la leche y los jugos, mientras que las concentraciones más altas se vuelven cada vez más amargas/alcalinas y, finalmente, también saladas al gusto. La combinación de amargor y salinidad de las soluciones con alto contenido de potasio hace que la suplementación de potasio en dosis altas con bebidas líquidas sea un desafío para la palatabilidad. [125] [134]
El metal potasio puede reaccionar violentamente con el agua produciendo KOH y gas hidrógeno .
Esta reacción es exotérmica y libera suficiente calor para encender el hidrógeno resultante en presencia de oxígeno. El potasio finamente pulverizado se enciende en el aire a temperatura ambiente. El metal a granel se enciende en el aire si se calienta. Debido a que su densidad es de 0,89 g/cm 3 , el potasio en llamas flota en el agua que lo expone al oxígeno atmosférico. Muchos agentes extintores de incendios comunes, incluida el agua, son ineficaces o empeoran un incendio de potasio. El nitrógeno , el argón , el cloruro de sodio (sal de mesa), el carbonato de sodio (carbonato de sodio) y el dióxido de silicio (arena) son eficaces si están secos. Algunos extintores de polvo seco de clase D diseñados para incendios de metales también son eficaces. Estos agentes privan al fuego de oxígeno y enfrían el metal potasio. [136]
Durante el almacenamiento, el potasio forma peróxidos y superóxidos, que pueden reaccionar violentamente con compuestos orgánicos como los aceites. Tanto los peróxidos como los superóxidos pueden reaccionar de forma explosiva con el potasio metálico. [137]
Debido a que el potasio reacciona con el vapor de agua en el aire, generalmente se almacena bajo aceite mineral anhidro o queroseno. A diferencia del litio y el sodio, el potasio no debe almacenarse bajo aceite durante más de seis meses, a menos que se encuentre en una atmósfera inerte (sin oxígeno) o al vacío. Después de un almacenamiento prolongado en el aire, se pueden formar peróxidos peligrosos sensibles a los golpes sobre el metal y debajo de la tapa del recipiente, que pueden detonar al abrirlo. [138]
La ingestión de grandes cantidades de compuestos de potasio puede provocar hipercalemia , lo que influye fuertemente en el sistema cardiovascular. [139] [140] El cloruro de potasio se utiliza en los EE. UU. para ejecuciones por inyección letal . [139]
físicas del potasio
pag. 157: In unserer deutschen Nomenclatur würde ich die Namen
Kalium
und
Natronium
vorschlagen, wenn man nicht lieber bei den von Herrn Erman gebrauchten und von mehreren angenommenen Benennungen
Kali-Metalloid
and
Natron-Metalloid
, bis zur völligen Aufklärung der chemischen Natur dieser zelhaften Körper bleiben . Oder vielleicht findet man es noch zweckmässiger fürs Erste dos Klassen zu machen,
Metalle
und
Metalloide
, und in die letztere
Kalium
und
Natronium
zu setzen. —Gilbert. (En nuestra nomenclatura alemana, sugeriría los nombres
Kalium
y
Natronium
, si no se prefiere continuar con las denominaciones
Kali-metaloide
y
Natron-metaloide
que utiliza el Sr. Erman [es decir, el profesor de física alemán
Paul Erman
(1764-1851) )] y aceptado por varias [personas], hasta que se esclarezca completamente la naturaleza química de estas sustancias desconcertantes. O tal vez uno considere aún más aconsejable por el momento crear dos clases,
metales
y
metaloides
, y colocar
en ellas
el Kalium
y
el Natronio.
este último – Gilbert.)
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace )
Definiciones de Wikcionario
Medios de comunicación de Commons
Noticias de Wikinoticias
Textos de Wikisource
Libros de texto de Wikilibros
Recursos de Wikiversidad